补能快捷、便利已成为新能源汽车规模化推广的关键因素之一。大功率快充技术以其独特优势赢得了各方青睐并加码应用。寻求应用最优解、助力产业高质量发展,是全行业乃至全社会共同面对的重大课题。
11月21日下午,2024中国汽车充换电生态大会之“大功率充电模式研讨”主题论坛在山西太原举办。本场论坛由深圳市新能源汽车运营企业协会秘书长张兢兢主持,中国电动汽车充电基础设施促进联盟、中国汽车工业协会充换电分会副秘书长仝宗旗为论坛致辞。重庆市经济和信息化委员会重庆市超充基础设施建设工作专班相关负责人钟欣、北京汽车研究总院充电业务负责人张大宇、极氪智能科技极氪能源副总经理丁诚、陕西西部智联新能源产业集团有限公司总经理田方、开迈斯新能源科技有限公司产品研发总监段苏楠、华为技术有限公司智能充电全球业务副总裁彭鹏、湖南京能新能源科技有限公司研究院院长陈滔、阳光电源股份有限公司充电事业部副总经理翟寄文、武汉合智数字能源技术有限公司副总经理李顺章、深圳市沃尔新能源电气科技股份有限公司技术经理杜青林、星星充电中国区解决方案中心副总经理张督宇等来自地方相关部门、整车企业、运营及设备企业的优秀代表发表精彩演讲,共同探讨大功率充电技术的挑战与问题、发展路线与未来趋势,共同开启这一领域的发展新篇章。
国内新能源汽车刚刚跨入年产销千万辆时代,月度市场占有率已连续数月超过传统燃油车。随着越来越多的消费者选择新能源汽车,充电设施网络的布局与建设随之加速,已成为推动行业发展的关键因素之一。 从汽车开启电动化转型的那一天起,里程焦虑、充电焦虑便一直是核心难题。作为电动汽车的重要配套设施和支撑,高效的补能服务已成为提升用户体验、解决里程焦虑的最佳方案。 彭鹏指出,随着新能源汽车发展从量变到质变,电动化路径正从长续航转变为超快充。大功率充电(含兆瓦级充电)是普及汽车电动化的基本需求,能让产业链多方受益,加速汽车电动化及充电基础设施高质量发展。
仝宗旗也在为本场论坛致辞时表示,“随着市场需求的激增,大功率充电技术作为提升充电效率、缩短充电时间的关键,对于改善用户体验、推动新能源汽车普及、实现绿色出行和可持续发展具有不可替代的作用,已成为行业发展的热点。”
充电联盟统计数据显示,随着车企800V电压平台车辆的推广应用,我国公共直流充电基础设施也进行了升级改造,2024年1-9月新增充电基础设施750V以上电压充电桩规模占99%。截至2024年10月底,全国大功率充电桩数量接近10万台。 另据充电联盟的充电行为白皮书统计,72%的用户更偏爱120kW以上大功率充电桩。 “超充作为能源革命的先锋,其主要工作原理是通过高电压大电流的方式,在较短的时间为电动汽车充电。”陈滔认为,发展超充技术的重大意义不止于加快电动车的充电速度,更能推动可再生能源的发展,优化能源分配,促进技术的创新。
为了这个“快”字,车企、桩企、运营企业及各地方相关部门等产业生态的多方力量,围绕大功率超快充技术,从车桩协同、关键技术、场景应用等各个方面进行大量探索。 目前,中高端新能源车型普遍具备>100kW快速充电能力,为高功率充电桩的适用提供了先决条件。段苏楠表示,展望未来,随着更多的800V平台车型的量产,可实现的最大充电功率将进一步提升,推动高功率快充增长渗透。
“超充技术目前主要有两个发展方向:增大电流和提高电压。”李顺章指出,二者各有优缺点,但随着技术和器件迭代,1000V超充的性价比不断提升,高电压方案可能会成为未来的重要发展方向。
随着高压供应链的逐渐成熟,小鹏、比亚迪、岚图、理想等企业纷纷进军800V架构的高压平台,超充技术在新能源汽车产品中不断加速普及。数据显示,目前市面上已发布的800V高压车型多达60余款,2024年上半年800V车型渗透率已近8%。 以北汽极狐为例,据张大宇介绍,(我们自己)800V车型的渗透率达到了30%,北汽推出的高压超充车型阿尔法T5售价15万元起。高压超充车型价格从最早的80万元降至30万元,甚至已下探到15万元,A级车上也已经有800V高压超充配置,之后将逐步普及更多车型上。北汽还为用户定制开发了极狐的超级充电桩,电压1000V,电流800A,最大可以支持600-800千瓦。目前已上线200余座充电站。 目前,北汽已经在开展800V/6C超充电池技术研发,充电功率600kW以上,充电电流900A以上,将于2026年后上市推出。
众多车企根据不同应用场景对超快充技术进行了多方探索和改进。 作为极氪旗下补能业务子品牌的相关负责人,丁诚表示,我们在业内是第一家布局“车电网三个800V全生态解决方案”的企业,极氪不仅推出多款全栈800V的车型,还实现了800V动力电池的全栈自研与进化创新,部署的极充网络也是中国第一个全系具备800V高压快充能力的充电网络。 丁诚认为,充电速度只是电动汽车用户体验的基础。依托专业团队、自研技术、智能运营,极氪能源充电地图的发展已经实现了更精准、更便捷、更智能的服务体验。为了争取更加极致的充电体验,今年三季度,极氪能源集成超快充桩的自动充电机器人上线,配合V3极充桩,最大输出功率可达800kW。配合泊车端到端场景模型与实时通信,未来可实现车辆在无人状态下完成自主高效补能,提供最方便最丝滑的加电体验。 据悉,在千站万桩的大战略背景下,极氪能源在2024年冲击超快充千站的布局,2026年实现超快充万桩的布局。
在商用车特别是电动重卡这一细领域,田方表示,在市场需求引导下,超充重卡产品展现出更多活力与优势:面对多样化的运输场景,动力电池容量可大可小、成本可控;能大幅减少充电时间,保证运输趟次,提高运营效率;适用范围广,哪里都能充且充得快、充得稳;通过“车+电池+补能+金融”可共同打造新能源产业生态,提供全方位的配套服务;“多挣少花”,全生命周期综合持有产出比高。据介绍,西部智联打造了全球首款超快充商用车,包含牵引及自卸两个产品形态,拥有标载、复合、加强、超强四个产品序列,形成超快充全系列商用车产品矩阵,以创新重卡产品适配更多超级快充场景。
目前,我国在大功率充电技术领域已取得显著成就,形成了液冷、隔离风冷、传统风冷等多种成熟方案路线,每条路线都有其独特的优势和适用场景,为大功率充电技术的高质量发展奠定了坚实基础。 从应用场景看,目前大功率直流充电有四个主要的应用场景:分别是商业区域、重卡区域、高速公路服务区和城市快充站,其中重卡和高速公路服务区是大功率直流充电非常重要的两个应用领域。 李顺章指出,特别是在重卡和物流车队领域,国内仍以大功率充电为主,尤其是在港口、钢铁、矿山、城市基建园区和城市配送等场景中。 大功率超充技术的推广正帮助各类企业破解一系列应用场景难题。据张督宇介绍,例如企业在集中式公共充电场景中会面临规划选址、产品选型,产品高效稳定可靠运行、重要场景如何实现快速充电、如何实现高投资收益、如何迅速排除故障等问题。星星充电的解决思路正是以大功率超充构建优质的经营性解决方案,其大功率超充产品的代表星星超充桩液冷及风冷功率柜作为功率池,并按照使用场景设计了4款充电终端,分别对应从300A到800A不同的电流等级。通过灵活搭配,实现快充、超充场景的全覆盖。企业可提供一站式交钥匙服务,包括充电产品、工程施工选址、充电使用的云平台以及做光储充一体化的能源云平台等。
“从充电行业技术发展方向看,大功率液冷及超充技术仍然为主要发展路线。”段苏楠指出,此外,全灌胶风冷技术、碳化硅材料应用及智能功率池技术也存在应用空间。 但在当前的推广应用中,大功率充电技术还面临一系列技术挑战。 据翟寄文分析,从充电设施技术层面看主要有3大挑战,一是越来越大的散热需求;二是由于功率增大随之而来的整机效率问题;三是由噪声带来的用户体验、场站选址等问题。
在散热方面,目前通常采用的强制冷却方法分为风冷散热、液体散热、制冷片散热三种。其中液体散热是强制冷却的首选方式。杜青林指出,但目前随着用户对线缆体验感的要求越来越高,液冷线缆的外径越做细,外被越做越薄,在实际的使用过程中出现问题的概率也随之变大,常见使用问题包括液冷线缆外被鼓包、液冷线缆中液冷管爆管、液冷线缆打扭、温度报警值设置不合理、加错冷却介质、布线问题导致液冷管过度弯折等。
电气科技股份有限公司技术经理 杜青林
另一个值得关注的问题是大功率直流充电的广泛应用会对电网产生影响,主要表现为易导致电网负荷显著增加,功率快速上升和下降导致电网波动加剧,对电网稳定性构成挑战。由此产生了充电难、运维工作繁琐、收益相对较低等一系列问题,亟需关键技术的突破。 构建良好的新能源汽车充电生态系统需要各方力量的积极参与。目前全国多个城市正在积极打造“超充之城”,大大助力大功率充电技术的规模化推广。 据了解,深圳、广州、重庆、海南等省市在近年来采取了一系列有力的发展举措,各种建设计划、行动计划纷至沓来。深圳正推进世界一流“超充之城”建设,已发布《深圳市新能源汽车超充设施专项规划(2023—2025年)》;《广州市加快推进电动汽车充电基础设施建设三年行动方案(2022—2024年)》明确2024年建成超级快充站约1000座;海南省则规划到2023年建成超100座超充站;到2025年建成超400座超充站。 在各大超充都市的角逐中,重庆的“便捷超充”发展之路颇具典型样本价值。 《重庆市新能源汽车便捷超充行动计划(2024—2025年)》提出:到2025年底,全市建成超充站2000座,超充枪4000个,中心城区1340座,主城新区以及万州区430座,两群地区100座,高速公路服务区170座。 这一行动计划不仅有目标,更有4大原则强化顶层设计、8大重点任务多措并举发展以及5项保障措施加强各方联动。 《重庆市超充基础设施建设技术指南(2024年)》《全市超充基础设施建设评价奖励办法(2024年)》《全市1031乡镇街道超充及快充基础设施全覆盖工作方案》等一系列具体文件迅速出台,重庆市还采取多种联动方式营造了全社会广泛参与打造一流便捷超充生态的良好氛围。 据钟欣介绍,重庆市作为国家电动汽车换电模式试点、国家公共领域全面电动化试点、充电基础设施建设应用示范县和示范乡镇试点、县域充换电设施补短板试点等多个国家级先行先试城市,行业发展优势显著。同时,重庆正积极申报国家级车网互动规模化应用试点城市,着力培育车网融合互动新型产业生态,支撑新型能源体系和新型电力系统构建。
重庆市超充基础设施建设工作专班相关负责人 钟欣
展望未来,城市中高压超充桩建设比例有望继续提升,电压或将达到950V以上,单枪充电功率达到480kW以上。 在这一发展趋势下,许多城市对现有500V充电桩进行升级改造就需提上日程。例如深圳已经发布了老旧桩判定规范,以助力充电高质量发展、高压800V车型推广普及。 由于高压超充需要更多的电力资源和投建费用,许多企业代表都希望政府能继续给予一定的扶持和补贴支持。注:本文首发于《汽车纵横》杂志2024年12月刊“中国汽车充换电生态大会专题”栏目,敬请关注。
(来源:2024中国汽车充换电生态大会)